CHO-K1 細胞：生物技術研究應用的基礎細胞系

CHO-K1 細胞源自中國倉鼠卵巢（CHO）細胞系。它們在工業生物技術領域被廣泛應用於生產生物製藥及其他重組蛋白。此外，CHO-K1 細胞系亦被運用於毒理學研究。 研究人員透過基因操作這些細胞，以改善糖基化、減少凋亡並提升整體產能。

起源與一般特性：CHO-K1 細胞

細胞系的一般特性與來源決定了其在研究中的應用。本節將協助您了解著名的 CHO-K1 細胞系的來源與特徵。您將了解：CHO-K1 細胞來自何處？CHO-K1 細胞的大小為何？ CHO-K1 細胞系的完整名稱是什麼？CHO-K1 細胞的形態為何？

• CHO-K1（或稱中國倉鼠卵巢細胞系 K1）是親代 CHO 細胞的一個亞克隆，源自 1957 年對一隻成年雌性中國倉鼠卵巢的活體組織切片。 該原始細胞系由美國丹佛市科羅拉多大學醫學院的 T.T. Puck 及其同事所建立 [1]。
• CHO-K1 細胞系呈現上皮樣形態。
• CHO-K1 細胞的直徑約為 0.001 公釐。有趣的是，這些細胞初期體積較大，但隨時間推移會逐漸變小。
• CHO-K1 的基因組所含染色體數量與人類細胞相近。它們具有二倍體核型，且染色體異常的情況較少。

CHO-K1 與 CHO-S 細胞系

這兩條細胞系均源自CHO細胞系。兩者的差異在於細胞的生長與增殖方式。CHO-S細胞已適應培養環境，而CHO-K1則可透過基因操作，產生貼壁細胞與懸浮細胞。

製藥生產中的懸浮培養。

CHO-K1 細胞系：培養資訊

CHO-K1 細胞系廣泛應用於工業生物技術研究中。這是一種易於維護的細胞系。了解 CHO-K1 細胞培養的關鍵要點，將有助於您輕鬆掌握其培養技巧。本節將協助您了解：CHO-K1 細胞是否為貼壁細胞？ CHO-K1 細胞的倍增時間是多少？CHO 細胞培養使用何種培養基？CHO-K1 的接種密度是多少？

CHO-K1 細胞培養要點

細胞倍增時間：

CHO-K1 細胞的倍增時間約為 22 小時。

貼壁型或懸浮型：

CHO-K1 細胞屬於貼壁型細胞。不過，可透過基因改造使其成為 CHO-K1 懸浮細胞。

接種密度：

CHO-K1 的接種密度為 1 × 10^⁴ 細胞/cm²。在此密度下，細胞約需 6 天即可形成密合層。 對於貼壁細胞，需以 1×PBS 沖洗細胞，並於室溫下孵育 8 至 10 分鐘。將解離後的細胞加入新鮮培養基中並進行離心。收集的細胞經重新懸浮後，倒入新的培養瓶中進行培養。

培養基：

培養 CHO-K1 細胞時，使用添加 10% FBS、1.0 mM 穩定谷氨醯胺、1.0 mM 丙酮酸鈉及 1.1 g/L NaHCO₃ 的 Ham's F12 培養基。培養基應每週更換 2 至 3 次。

培養條件：

CHO-K1 細胞培養需置於 37°C 加濕培養箱中，並供應 5% 二氧化碳。

儲存：

冷凍的 CHO-K1 細胞應儲存於低於 -150°C 的溫度下，或置於液態氮的氣相中。

冷凍流程與培養基：

CHO-K1 細胞的冷凍需使用 CM-1 或 CM-ACF 冷凍培養基。採用緩慢冷凍法，使溫度以每分鐘 1°C 的速率逐步下降，以冷凍 CHO-K1 細胞。

解凍程序：

將冷凍的 CHO-K1 細胞置於 37°C 水浴中，直至僅剩一小塊冰塊。 將新鮮培養基加入解凍後的細胞中，並以 5 × 10^⁴ 細胞/cm² 的密度倒入裝有培養基的新燒瓶中。細胞需耗時約 24 至 48 小時方能適當恢復活力。

生物安全等級：

CHO-K1 細胞培養須於生物安全等級 1 的實驗室中進行操作與維護。

 

懸浮培養的 CHO-K1 細胞，其中附著細胞比例低於 10%（左），並呈現聚集成簇現象（右）。

CHO-K1 細胞的優點與限制

CHO-K1 是一種極具價值的研究工具。其獨特的優點與限制之結合，使其有別於其他細胞系。本節已探討了 CHO-K1 細胞系的幾項優點與缺點。

優點

CHO-K1 細胞系的主要優點包括：

易於轉染

CHO-K1 細胞廣泛應用於轉染研究中。透過不同的物理與化學方法，可對其進行暫時性及穩定性轉染。由於其轉染適應性極佳，CHO-K1 細胞被廣泛用於生產重組蛋白及其他生物製劑。

生長速度快且易於培養

CHO-K1 細胞的倍增時間僅需 22 小時，因此生長速率高，非常適合用於工業生物技術應用。 此外，CHO-K1 細胞的懸浮培養適應性，使其非常適合用於大量生產生物製劑。同時，該細胞在實驗室中易於培養與維護，無需複雜的培養條件與程序。

染色體異常發生率低

CHO-K1 是一個特性明確且成熟的模型系統。CHO-K1 的基因組穩定，且染色體異常發生率極低。因此，它們是生產重組蛋白的理想宿主。

 

限制

以下是 CHO-K1 細胞系的一些限制：

非人類來源

儘管 CHO-K1 細胞具備產生類似人類的糖基化模式的能力，但其來源並非人類。在研究高度人類特異性的細胞過程以及治療藥物的免疫原性時，這可能成為一項考量因素。

異質性

同一群體內的 CHO-K1 細胞可能展現略有不同的遺傳特徵，導致遺傳異質性。這可能影響細胞功能，並造成蛋白質表達水平的變異，進而可能影響實驗結果的可重複性。

 

CHO-K1 細胞系在研究中的應用

CHO-K1 細胞系在工業生物技術及毒理學研究中具有廣泛的應用。以下我們將探討其中一些具體應用。

• 重組蛋白質生產：CHO-K1 細胞是生產重組蛋白質（包括抗體、治療性蛋白質及酵素）不可或缺的研究工具。其高生長速率與簡易的培養條件，有助於大量生產具有正確摺疊結構與糖基化特徵的重組蛋白質。 例如，Kritika Gupta 進行的一項研究中，利用 CHO-K1 細胞並對其進行穩定轉染，以生產針對腫瘤壞死因子-α（TNF-α）的重組單克隆抗體 [2]。CHO-K1 細胞的抗體生產過程相當可靠且便利。 研究人員亦會對這些細胞進行改造，以提升 CHO-K1 抗體的生產效能。例如，有項研究透過基因操作 CHO-K1 細胞，使其產生具有高比例 α-岩藻糖基化 Fc 結合 N-糖鏈的抗體，這對於抗體的效應功能至關重要 [3]。
• 毒理學研究：CHO-K1細胞常被用於藥物發現與篩選試驗，可用於評估潛在藥物的毒性與療效。此外，研究人員亦利用CHO-K1細胞探究藥物與標靶的相互作用，並研究藥物代謝。 已有數項研究利用 CHO-K1 細胞系，評估植物萃取物、化合物、奈米粒子、治療性蛋白質及其他製劑的潛在治療效果。2022 年曾進行一項類似研究，研究人員在 CHO-K1 細胞中測量了富含類黃酮的植物萃取物的細胞毒性潛力 [4]。 同樣地，Ryan Deweese 及其同事進行的一項研究，評估了澳洲菫（Baptisia australis）、黑麥草（Trifolium pratense）及覆盆子（Rubus idaeus）萃取物對中國倉鼠卵巢 CHO-K1 細胞的細胞毒性 [5]。

5. CHO-K1 細胞：研究文獻

以下是關於 CHO-K1 細胞的一些有趣研究文獻。

SIRT6 過度表達可減輕 CHO-K1 細胞的凋亡，並增強細胞存活率及單株抗體表達

這項發表於《分子生物學報告》（2023）的研究指出，SIRT6 基因過度表達對 CHO-K1 細胞存活率及抗體表達具有正面影響。

利用 Cas13d 介導的多重基因靶向技術，提升 CHO-K1 細胞所產去岩糖化抗體的產量與活性

此篇論文發表於《台灣化學工程學會期刊》（2021年）。研究結果指出，CRISPR-Cas13d 具有對 CHO-K1 細胞進行基因改造的潛力，藉此在品質與數量兩方面提升抗體產量。

在無蛋白質的 CHO-K1 培養中應用麥芽糖作為能量來源，以提升重組單克隆抗體的產量

這篇發表於《自然科學報告》（2018年）的研究論文指出，麥芽糖作為無蛋白質培養基中培養CHO-K1細胞的能源，對於提升重組單克隆抗體產量具有廣闊前景。

揭示黑胡椒（Piper nigrum L.）乙醇萃取物及其與阿黴素聯合使用對 CHO-K1 細胞的細胞毒性與抗基因毒性

這篇發表於《印尼癌症化學預防期刊》（2018年）的研究，利用CHO-K1細胞評估黑胡椒乙醇萃取物單獨使用及與多柔比星聯合使用時，潛在的細胞毒性與抗基因毒性作用。

銀奈米粒子對中國倉鼠卵巢細胞系（CHO-K1）的細胞毒性與基因毒性

這項研究於 2019 年發表於《The Nucleus》期刊。研究人員在該文中評估了銀奈米粒子在 CHO-K1 細胞系中的細胞毒性與基因毒性潛力。

CHO-K1 細胞系的相關資源：操作手冊、影片及其他

CHO-K1 是一條著名的細胞系。本文列舉了與 CHO-K1 培養及轉染操作手冊相關的可用資源。

• CHO-K1 轉染：此連結將說明 CHO-K1 轉染操作手冊。這是一份使用 Lipofectamine LTX 試劑將質體 DNA 轉染至 CHO-K1 細胞的逐步指南。
• CHO-K1 轉染教學影片：本影片將詳細解說 CHO-K1 細胞的暫時性轉染程序。

以下是一些描述 CHO-K1 細胞培養流程的資源。

• CHO-K1 細胞：此網站連結包含有關 CHO-K1 細胞的有用資訊，包括 CHO-K1 培養基配方、傳代培養及解凍操作流程。

參考文獻

1. Gamper, N., J.D. Stockand 及 M.S. Shapiro，《中國倉鼠卵巢（CHO）細胞在離子通道研究中的應用》。《藥理學與毒理學方法》（J Pharmacol Toxicol Methods），2005年，51(3)：第177-85頁。
2. Gupta, K. 等，一種用於生產抗TNF-α重組單克隆抗體的穩定CHO-K1細胞系。《分子生物技術》，2021年，63(9)：第828-839頁。
3. Popp, O. 等，開發一種經預糖工程改造的 CHO-K1 宿主細胞系，用於表達具有增強 Fc 介導效應功能的抗體。收錄於《MAbs》。2018。Taylor & Francis。
4. Kurchatova, M.等人，含黃酮類化合物的植物萃取物對CHO細胞系的細胞毒性：一項比較研究。《細胞與組織生物學》，2022年，16(1)：第80-85頁。
5. Deweese, R. 等，紅三葉草（Trifolium pratense）、南澳菖蒲（Baptisia australis）及覆盆子（Rubus idaeus）萃取物對 CHO-K1 細胞的細胞毒性作用。《GSC 先進研究與評論》，2021 年，第 8 卷第 1 期：第 128-139 頁。